一種應用于阿貝折射儀的輔助實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種應用于阿貝折射儀的輔助實驗裝置。該裝置采用四只不同波長的諧振腔發(fā)光二極管作為阿貝折射儀的單色光源，采用綠色LED做光源的導光板照亮折射率刻度板，LED由恒流源驅動，亮度調節(jié)采用PWM方式。點亮LED單色光源及導光板光源，將入射光及折射率刻度板亮度調節(jié)合適，通過目鏡即可從折射率刻度板上讀取折射率的值。本實用新型采用諧振腔發(fā)光二極管作為單色光源，光源單色性能好，波長穩(wěn)定性高，有利于提高實驗精度，學生做實驗時可以測量多組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不易雷同。采用導光板照亮折射率刻度板，不受環(huán)境光線影響，讀數(shù)方便。另外LED光源壽命長，可以隨時點亮或關閉，亮度調節(jié)方便。
【專利說明】一種應用于阿貝折射儀的輔助實驗裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種大學物理實驗裝置，具體是涉及一種應用于阿貝折射儀的輔 助實驗裝置。

【背景技術】
[0002] 折射率是透明材料的一個重要光學常數(shù)。測定透明材料折射率的方法很多，如最 小偏向角法和全反射法等，最小偏向角法具有測量精度高、被測材料折射率的大小不受限 制、不需要已知折射率的標準試件而能測出被測材料的折射率等優(yōu)點。但是被測材料要制 成棱鏡，而且對棱鏡的技術條件要求高，不便快速測量。全反射法具有測量方便快捷，對環(huán) 境要求不高，不需要單色光源等特點。然而，因為全反射法屬于比較測量，故其測量準確度 不高（大約Λη = 3X 10_4)，被測材料折射率的范圍受到限制（約為1. 3000?1. 7000)，且 對固體材料還需制成試件。盡管如此，在一些精度要求不高的測量中，全反射法仍被廣泛使 用。
[0003] 阿貝折射儀就是根據(jù)全反射原理制成的一種專門用于測量透明或半透明液體和 固體折射率及色散率的儀器，它還可用來測量糖溶液的含糖濃度，是石油化工、光學儀器、 食品工業(yè)等有關工廠、科研機構及學校的一種常用儀器。
[0004] 用阿貝折射儀測透明介質折射率實驗是大學物理實驗中一個常見的實驗項目。目 前大學物理實驗中，阿貝折射儀測透明介質折射率實驗裝置存在以下不足：
[0005] 其一，實驗時一般采用自然光或室內的日光燈做照明光源，實驗效果受儀器所在 位置處的采光條件影響很大，特別是陰雨天或傍晚效果極差。也有采用白熾燈、白光LED光 源或單色LED光源作為照明光源的，但是無論是經消色散處理還是直接測量，都只能測得 介質對某一波長單色光的折射率，實驗時學生數(shù)據(jù)也容易雷同。
[0006] 其二，采用聚光鏡照亮折射率刻度板，讀取折射率的值。這種方法同樣受環(huán)境光線 影響很大，實驗效果不好，而且實驗過程中發(fā)現(xiàn)，聚光鏡很容易脫落或陷進去，這時就無法 照亮折射率刻度板，無法讀數(shù)。


【發(fā)明內容】

[0007] 為了克服現(xiàn)有技術的上述不足，本實用新型提出一種應用于阿貝折射儀的輔助實 驗裝置，該裝置采用諧振腔發(fā)光二極管作為單色光源，該光源單色性能好，波長穩(wěn)定性高， 壽命長，驅動簡單，采用PWM方式可以很方便地調節(jié)亮度，可以直接測量介質對幾種波長單 色光的折射率。采用綠色LED做光源的導光板照亮折射率刻度板，這種方法不受環(huán)境光線 影響，可以方便地讀取折射率的值。
[0008] 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：在進光棱鏡進光處設置四只不 同波長的LED作為單色光源，LED采用諧振腔發(fā)光二極管。LED光源通過接口分別與電源控 制器相連，LED光源由恒流源驅動，光源的亮度采用PWM方式調節(jié)，因為這種方式效率更高， 電流控制也更精準，而且不會產生任何色譜偏移。電源控制器上設置四個開關控制按鍵，分 別控制四只不同波長的LED單色光源的開關。利用單色光作為阿貝折射儀的光源即可直接 測量某一透明介質對該波長單色光的折射率。導光板置于折射率刻度板后面，作為折射率 刻度板的照明光源。綠色LED光源作為導光板的光源置于導光板一側，電源控制器上設置 對應的開關控制按鍵控制兩只綠色LED光源的開關，通過PWM調光控制調節(jié)旋鈕可以調節(jié) 折射率刻度板的亮度。實驗時，通過電源控制器上的光源開關控制按鍵，點亮對應不同波長 的LED單色光源，調節(jié)PWM調光控制調節(jié)旋鈕使入射光亮度合適，作為阿貝折射儀的光源。 通過電源控制器上的光源開關控制按鍵，點亮作為導光板光源的綠色LED光源，調節(jié)PWM 調光控制調節(jié)旋鈕使折射率刻度板的亮度合適，通過目鏡即可從折射率刻度板上讀取折射 率的值。
[0009] 本實用新型的有益效果是，該裝置采用諧振腔發(fā)光二極管作為單色光源，光源單 色性能好并且波長穩(wěn)定性高，有利于提高實驗精度，LED光源壽命長，驅動簡單，實驗時不需 預熱，可以隨時點亮或關閉，并且亮度調節(jié)方便，學生做實驗時可以測量多組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不 易雷同。采用LED作為光源的導光板照亮折射率刻度板，這種方法不受環(huán)境光線影響，讀數(shù) 方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0011] 圖1是本實用新型的結構示意圖一。
[0012] 圖2是本實用新型的結構示意圖二。
[0013] 圖3是本實用新型的目鏡視場示意圖。
[0014] 圖中1.目鏡，2.進光棱鏡，3.遮光板，4.折射棱鏡，5. LED光源一，6. LED光源二， 7. LED光源三，8. LED光源四，9. LED光源五，10. LED光源六，11.折射率刻度板，12.導光 板，13. LED光源五與電源控制器接口，14. LED光源六與電源控制器接口，15. LED光源五與 LED光源六的PWM調光控制調節(jié)旋鈕，16. LED光源五與LED光源六的開關控制按鍵，17. LED 光源一的開關控制按鍵，18. LED光源二的開關控制按鍵，19. LED光源三的開關控制按鍵， 20. LED光源四的開關控制按鍵，21. LED光源一與電源控制器接口，22. LED光源二與電源控 制器接口，23. LED光源三與電源控制器接口，24. LED光源四與電源控制器接口，25. LED光 源一、LED光源二、LED光源三及LED光源四的PWM調光控制調節(jié)旋鈕，26.折射率刻度調節(jié) 手輪，27.阿米西棱鏡調節(jié)手輪，28.明暗分界線，29.十字叉絲。

【具體實施方式】
[0015] 圖中，在進光棱鏡2的進光處設置四只不同波長的LED單色光源，分別為LED光源 一 5, LED光源二6, LED光源三7, LED光源四8。光源通過接口，分別是LED光源一與電源 控制器接口 21，LED光源二與電源控制器接口 22, LED光源三與電源控制器接口 23, LED光 源四與電源控制器接口 24,與電源控制器相連。LED光源由恒流源驅動，光源的亮度可以通 過LED光源一、LED光源二、LED光源三及LED光源四的PWM調光控制調節(jié)旋鈕25進行調 節(jié)。電源控制器上設置四個開關控制按鍵，分別為LED光源一的開關控制按鍵17, LED光源 二的開關控制按鍵18, LED光源三的開關控制按鍵19, LED光源四的開關控制按鍵20,分別 控制四只不同波長的LED單色光源的開關。導光板12置于折射率刻度板11后面，作為折 射率刻度板11的照明光源。綠色LED光源LED光源五9及LED光源六10作為導光板12 的光源置于導光板12 -側，通過電源控制器上的LED光源五與LED光源六的開關控制按鍵 16控制兩只綠色LED光源的開關，通過LED光源五與LED光源六的PWM調光控制調節(jié)旋鈕 15可以調節(jié)光源亮度，從而改變折射率刻度板11的亮度。實驗時，通過電源控制器上的光 源開關控制按鍵17-20,點亮對應不同波長的LED單色光源，調節(jié)PWM調光控制調節(jié)旋鈕25 使入射光亮度合適，作為阿貝折射儀的光源，即可測量某一透明介質對該波長單色光的折 射率。通過電源控制器上的光源開關控制按鍵16,點亮作為導光板12光源的綠色LED光 源，即LED光源五9及LED光源六10,調節(jié)LED光源五與LED光源六的PWM調光控制調節(jié)旋 鈕15使折射率刻度板的亮度合適，通過目鏡1即可從折射率刻度板11上讀取折射率的值。
[0016] 具體實驗操作步驟為：
[0017](一）準備工作
[0018] (1)在開始測定前，必須先用標準液體或標準試樣校對讀數(shù)。通常最簡便的方法 是用蒸餾水，從相關資料中查出實驗時其標準折射率值，根據(jù)測定液體折射率的方法，在折 射棱鏡4的拋光面加1-2滴蒸餾水，當讀數(shù)視場指示標準值時，觀察目鏡1視場內明暗分界 線28是否在十字叉絲29中心，若有偏差則用螺絲刀微量旋轉校正螺釘，使明暗分界線28 移至十字叉絲29中心。通過反復觀察與校正，使示值的起始誤差降至最小（包括操作者的 瞄準誤差）。如用標準試樣（上面標有折射率的標準值），則根據(jù)測定固體折射率的方法， 在折射棱鏡4的拋光面加1-2滴溴代萘，再貼上標準試樣的拋光面，其余步驟同上。校正完 畢后，在以后的測定過程中不允許隨意再動此部位。在日常的測量工作中一般不需校正儀 器，如對所測的折射率示值有懷疑時，可按上述方法進行檢驗是否有起始誤差，如有誤差應 進行校正。
[0019] (2)每次測定工作之前或者校對讀數(shù)時必須將進光棱鏡2的磨砂面，折射棱鏡4的 拋光面及標準試樣的拋光面，用脫脂棉沾一些無水酒精與乙醚（1 : 1)的混合液輕輕擦拭 干凈，以免殘留有其他物質，影響成像清晰度和測量結果。
[0020] (二）測定工作
[0021] 測定透明、半透明液體的折射率
[0022] (1)打開棱鏡組，用脫脂棉沾一些無水酒精與乙醚（1 : 1)的混合液將進光棱鏡2 的磨砂面及折射棱鏡4的拋光面輕輕擦拭干凈，干燥后使用，以免殘留有其他物質，影響成 像清晰度和測量結果。
[0023] (2)用滴管將少許待測液滴在折射棱鏡4的拋光面上，并將進光棱鏡2合上，使待 測液在進光棱鏡2的磨砂面及折射棱鏡4的拋光面中間形成一層均勻無氣泡的液膜。
[0024] (3)打開遮光板3,通過電源控制器上的光源開關控制按鍵17-20點亮一只LED單 色光源，比如通過LED光源一的開關控制按鍵17點亮LED光源一 5,通過LED光源一、LED 光源二、LED光源三及LED光源四的PWM調光控制調節(jié)旋鈕25使入射光亮度合適，利用該 單色光作為阿貝折射儀的入射光源。
[0025] (4)通過電源控制器上的LED光源五與LED光源六的開關控制按鍵16,點亮作為 導光板12光源的綠色LED光源，即LED光源五9及LED光源六10,調節(jié)LED光源五與LED 光源六的PWM調光控制調節(jié)旋鈕15使折射率刻度板11的亮度合適。調節(jié)目鏡1，使十字叉 絲29及折射率刻度板11成像清晰。
[0026] (5)旋轉折射率刻度調節(jié)手輪26,在目鏡1的視場中找到明暗分界線28,觀察明暗 分界線的移動，使之大致對準十字叉絲29的交點。然后再次微調折射率刻度調節(jié)手輪26， 使明暗分界線28正對十字叉絲29中心。此時，從目鏡視場中折射率刻度板11上即可讀出 該液體對設定波長單色光的折射率。
[0027] (6)同樣可測出其他三只不同波長的LED單色光源照射下該液體的折射率。
[0028] 以上對本實用新型進行了闡述，但本實用新型所介紹的實施例沒有限制的意圖， 在不背離本實用新型主旨的范圍內，本實用新型可有多種變化和修改。
【權利要求】
1. 一種應用于阿貝折射儀的輔助實驗裝置，具體是在進光棱鏡進光處設置四只不同波 長的LED作為單色光源，LED采用諧振腔發(fā)光二極管，LED光源通過接口分別與電源控制器 相連，其特征是：LED光源由恒流源驅動，光源的亮度采用PWM方式調節(jié)，電源控制器上設置 四個開關控制按鍵，分別控制四只不同波長的LED單色光源的開關。
2. 根據(jù)權利要求1所述的應用于阿貝折射儀的輔助實驗裝置，其特征是：導光板置于 折射率刻度板后面，作為折射率刻度板的照明光源，綠色LED光源作為導光板的光源置于 導光板一側，電源控制器上設置對應的開關控制按鍵控制兩只綠色LED光源的開關，通過 PWM調光控制調節(jié)旋鈕可以調節(jié)折射率刻度板的亮度。
【文檔編號】G09B23/22GK203882510SQ201420111770
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權日:2014年3月13日
【發(fā)明者】田凱, 王照平, 蔡曉艷, 王玉巧, 賈潔 申請人:黃河科技學院